Kiel Policy Brief - Institut für Weltwirtschaft

Kiel Policy Brief
Fracking, globale Energiemärkte
und die zukünftige Klimapolitik
Ruth Delzeit, Gernot Klepper
und Mareike Lange
Nr. 64│August 2013
Institut für Weltwirtschaft Kiel
Kiel Institute for the World Economy
ISSN 2195–7525
Kiel Policy Brief 64
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Fracking, globale Energiemärkte und die zukünftige Klimapolitik
Ruth Delzeit, Gernot Klepper und Mareike Lange*
1.
Einleitung
Chancen und Risiken der Gewinnung von Erdgas oder -öl aus unkonventionellen Lagerstätten und das dabei zum Einsatz kommende Verfahren des Hydraulic Fracturing („Fracking“,
deutsch: aufbrechen) werden derzeit in der Politik und Öffentlichkeit intensiv diskutiert. Als
„unkonventionelle Erdgasvorkommen“ bezeichnet man schwerer zugängliche Vorkommen,
deren Gas durch technische Maßnahmen in den Lagerstätten erst mobilisiert werden muss.
Dafür wird mit sehr hohem Druck chemisch behandelte Flüssigkeit (Frack-Fluide) in dichte
Gesteinsschichten gepresst, um die Schiefergasvorkommen zu fördern (NRW 2012).
Im Mittelpunkt der öffentlichen Diskussion stehen der Zielkonflikt zwischen möglichen
energiewirtschaftlichen und -politischen Vorteilen und den Risiken für Mensch und Umwelt.
In den USA wird bereits seit einigen Jahren unkonventionelles Erdgas durch Fracking gefördert. Somit gibt es erste Erfahrungen über dessen Vor- und Nachteile.
Befürworter der Nutzung der Fracking-Technologie weisen auf stark gesunkene Energiepreise in den USA hin und begründen damit die Reindustrialisierung der US-amerikanischen
Industrie (SRU 2013). Ein weiterer Vorteil wird in der Verbesserung der Versorgungssicherheit durch heimische Energiequellen gesehen.
Gegner der Nutzung der Fracking-Technologie warnen vor möglichen Risiken und lokalen
Umweltauswirkungen. Zudem stellen sie die Langfristigkeit der Preissenkungen in Frage und
warnen vor negativen Auswirkungen auf die Ziele der Klimapolitik sowie den Ausbau erneuerbarer Energien.
Mit diesem Policy Brief tragen wir zu dieser Diskussion bei, indem wir Erdgas aus unkonventionellen Quellen anderen fossilen Energieträgern sowie erneuerbaren Energieträgern
gegenüberstellen und hinsichtlich ihres Beitrags zur Energiewende, klimapolitischen Zielen
und lokalen Umwelteffekten analysieren. Die Analyse baut auf einer Übersicht über globale,
europäische und deutsche Potenziale und über die aktuelle Förderung auf.
2.
Globale Potenziale von Erdgas durch Fracking
Die Internationale Energieagentur (IEA) schreibt Schiefergas große Potenziale zu. In einer
im Juni 2013 aktualisierten Studie beziffert die US-amerikanische Energieagentur (EIA
2013a) die Gesamtmenge der globalen technisch entnehmbaren Schiefergasressourcen
*
Wir danken Toninho Dingl für seine Mithilfe.
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(TES)1 mit 204 Bill. m3. Diese wurden zuvor auf 220 Bill. m3 geschätzt (EIA 2011). Über die
größten TES verfügen China (31 Bill. m3), Argentinien (22 Mill. m3) und Algerien (20 Bill. m3).
Europas TES werden auf rund 13 Bill. m3 geschätzt (ca. 6 % der globalen TES), wovon Polen
und Frankreich zu ungefähr gleichen Teilen rund 60 % ausmachen (EIA 2013a). Das Volumen der TES ist global mit geschätzten nachgewiesen Erdgasreserven (GNS) vergleichbar
(Tabelle 1). Regional sind die TES jedoch anders verteilt als GNS: Während beispielsweise
in China die TES um ein Neunfaches über GNS liegen, sind die TES in der ehemaligen
UdSSR, einem großen Erdgasproduzenten mit hohen Reserven, deutlich geringer. Das
zeigt, dass es bei einer Ausschöpfung der TES zu globalen Verschiebungen der Energiemärkte kommen würde. Schätzungen aus dem Jahr 2011 (EIA 2011) sind in der aktuellen
Studie für Polen um 20 % und für die USA um 50 % nach unten korrigiert worden (Tabelle 1).
Unternehmen wie ExxonMobile ziehen sich aus Polen zurück (Kenarov 2013).
Tabelle 1:
Technisch entnehmbare Schiefergasreserven und nachgewiesene Erdgasreserven (Bill. m3)
Technisch entnehmbare
Schiefergasreserven
2011a
2013b
Welt
China
Argentinien
Algerien
USA
Ehem. UdSSRc
Europa
Polen
Frankreich
Deutschland
220,7
36,1
21,9
6,5
32,9
10,5
5,3
5,1
0,2
203,9
31,6
22,7
20,0
16,1
11,8
13,3
4,2
3,9
0,5
Geschätzte nachgewiesene
konventionelle
Erdgasreservenb
193,7
3,5
0,3
4,5
9,0
61,7
4,1
0,1
0,0
0,1
aEIA 2011. — bEIA 2013. — cRussland, Ukraine, Litauen.
Quelle: aEIA 2011, bEIA 2013a.
Für Deutschland werden die TES von der EIA auf 0,48 Bill. m3 geschätzt, während die
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR 2012) die Menge auf 0,7–2,3
Bill. m3 schätzt. Letztere Prognose schließt Flächen in Wasser- und Naturschutzgebieten mit
ein. Zwar wird in beiden Studien der gleiche Ansatz verwandt, doch sind Berechnungsmethode und Datengrundlage vermutlich unterschiedlich (BGR 2012).
Vergleicht man die jährliche maximale Extraktionsrate der Barnett-Schiefergasvorkommen2
von 2,5 % in den USA, könnten selbst unter Einsatz aller Bohrkapazitäten jedes Jahr nur 2 bis
5 % der tatsächlich verfügbaren Gasmenge mobilisiert werden (Lechtenböhmer et al. 2011).
1
Technisch entnehmbare Ressourcen sind die Gasvolumen, die mit aktueller Technologie produziert
werden könnten, unabhängig von Gaspreisen und Produktionskosten (EIA 2013a: 10).
2
Das Barnett-Schiefer liegt im Nordwesten von Texas. Es ist das erste Schiefergasgebiet, in dem in
großem Maßstab durch Fracking Erdgas gewonnen wurde.
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Wichtig ist es, zwischen dem technischen und dem ökonomischen Potenzial zu unterscheiden.
So wurden unter Berücksichtigung der Förderkosten im letzten Jahr die Prognosen für Schiefergaspotenziale in den USA deutlich nach unten korrigiert (Rogers 2013). Die unkonventionelle Gasförderung gehe schon nach dem ersten Jahr der Bohrung um 60–90 % zurück. Um
die Fördermenge einigermaßen zu stabilisieren, müssten ständig neue, kostenintensive Bohrplätze gesetzt werden (King, Murray 2012).
3.
Auswirkungen der Schiefergasproduktion in den USA auf die globalen
Energiemärke
Die USA weisen bisher die größten Produktionskapazitäten auf. Schon seit mehreren Jahrzehnten wird durch Fracking unkonventionelles Gas abgebaut. Seit Anfang der 2000er Jahre
wird die Gewinnung von unkonventionellem Gas verstärkt betrieben. Von 2007 bis 2011 vervierfachte sich die Schiefergasproduktion auf 0,24 Bill. m3 (EIA 2013b). Nach Einschätzung
der EIA (2012b: 61) wird sich die Produktion im Jahre 2035 weiter verdoppelt haben. Unkonventionelles Gas werde damit 2035 ca. 50 % der Gasproduktion in den USA ausmachen.
Damit könnten die USA ab 2020 zum Nettoexporteur von Gas werden (EIA 2012a).
Das stark gestiegene Angebot an Gas auf dem US-Markt hat in den USA zu stark sinkenden Gaspreisen geführt. So fielen US-amerikanische Gaspreise von 8,74 US-Dollar im Jahr
2005 auf 2,66 US-Dollar pro tausend Kubikfuß3 im Jahre 2012 (BP 2012; EIA 2013c).
Abbildung 1 zeigt, dass ab 2005 die US-amerikanischen (und kanadischen) Preise sich
deutlich von der internationalen Preisentwicklung abkoppeln (BP 2012). Insbesondere vom
Anstieg der Gaspreise ab 2009 waren die USA und Kanada nicht betroffen.
Einige Analysten stellen in Frage, ob die niedrigen Gaspreise von Dauer sein werden (Le
Monde diplomatique 2013). Neue Studien kommen zu dem Ergebnis, dass die Potenziale in
den USA weit überschätzt werden und die aktuellen Gaspreise langfristig keine profitable
Produktion erlauben (King, Murray 2012; Ernst & Young 2011; Rogers 2013). So belaufen
sich die Produktionskosten pro 1 000 Kubikfuß nach Einschätzung der IEA (2013) auf 3 bis
7 US-Dollar, andere Quellen sprechen von 7,50 bis 8,50 US-Dollar (Dizard 2010). Beide Annahmen liegen deutlich über den Gaspreisen ab Bohrloch von 2,66 US-Dollar pro
1 000 Kubikfuß im Jahr 2012 (EIA 2013c). Die Vermutung einer nicht wirtschaftlichen Schiefergasproduktion bestätigen auch die Abschreibungen in Milliardenhöhe in der Schiefergasindustrie (Rogers 2013). Es wird daher vermutet, dass sich die heutigen Preiseffekte auf
Dauer nicht halten werden, weil die Schiefergasproduktion zu diesen Preisen langfristig nicht
kostendeckend möglich ist (Le Monde Diplomatique 2013; SRU 2013). Vermutlich werden
die Gaspreise in den USA wieder ansteigen, wenn auch nicht auf das Niveau vor dem
Frackingboom.
3
1 Kubikfuß = 0,0283 m3
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Abbildung 1:
Preisentwicklung von Erdgas für ausgewählte Länder
US-Dollar pro Mill. Btu*
20,00
18,00
16,00
14,00
12,00
10,00
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00
2003
2004
Deutschland
2005
England
2006
2007
USA
2008
Kanada
2009
OECD Rohölpreis
2010
2011
Japan
*Btu: British thermal units.
Quelle: BP 2012.
Die Auswirkungen der amerikanischen Schiefergasförderung auf die internationalen Gasmärkte werden von vielfältigen anderen Marktentwicklungen begleitet. Als Folge der Finanzkrise 2008 kam es zu einem weltweiten Rückgang der Gasnachfrage (IEA 2013). Gleichzeitig drängte Katar mit einem großen Angebot auf dem Markt. Diese Entwicklungen führten
zu einem globalen Gasüberschuss. Die USA verstärkten diesen Gasüberschuss, indem sie
einen steigenden Anteil der konsumierten Gasmenge durch eigene Produktion deckten und
somit weniger Gas importierten (EIA 2012a).
Ein Gasüberschuss auf dem Weltmarkt führt nicht zwangsläufig zu sinkenden Preisen, da
sich der internationale Gaspreis nur zu einem Teil über Angebot und Nachfrage bestimmt
(Nick, Thoenes 2013). In vielen Regionen ist der Gaspreis über Verträge und Handelswege
an den Ölpreis gebunden. Vergleicht man allerdings das Verhältnis zwischen Öl- und Gaspreisen wie in Abbildung 2 dargestellt, so wird ab 2005 Gas relativ günstiger als Öl. Für die
USA und Kanada kann man eine deutliche Abkoppelung des Gaspreises vom Ölpreis erkennen. In abgeschwächter Form ist diese Entkoppelung ab 2005 aber auch für Deutschland,
Japan und England erkennbar. Wir können nicht eindeutig nachweisen, dass die Entkoppelung von der amerikanischen Gasproduktion ausgelöst wurde. Deutlich ist jedoch, dass
eine stärkere Entkoppelung des Gaspreises vom Ölpreis auch eine stärkere Reaktion auf
geringere Gasimporte in die USA hervorrufen kann. Gleiches gilt für zukünftige Gasexporte
aus den USA. Ein Ausbau der Logistikkapazitäten zum LNG Transport befördert diese
Entwicklung zusätzlich (Ernst & Young 2011).
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Abbildung 2:
Verhältnis zwischen Gaspreis und Rohölpreis
Ratio
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
2000
2001
Kanada
2002
2003
USA
2004
2005
2006
England
2007
2008
Deutschland
2009
2010
2011
Japan
Quelle: Eigene Berechnung auf der Basis von BP 2012; bei 1 ist Gaspreis = Ölpreis.
Neben direkten Effekten auf den Gaspreis sind durch eine steigende Schiefergasproduktion in den USA auch indirekte Effekte auf andere fossile Energieträger zu erwarten. In den
USA wird das neu verfügbare und billige Erdgas überwiegend zur Stromproduktion eingesetzt (EIA 2013d). Dies geschieht hauptsächlich auf Kosten des Kohleeinsatzes in der
Stromerzeugung. So wurde im Jahr 1992 Strom noch zu 53 % aus Kohle- und zu 13 % aus
Gasvorkommen erzeugt. 2012 wurden nur noch 37 % des Stroms aus Kohle erzeugt, wohingegen der Anteil der Stromproduktion aus Gas auf 30 % anstieg (EIA 2011). 2040 soll sich
der Anteil der US-amerikanischen Stromproduktion auf 35 % aus Kohle und 30 % aus Gas
einpendeln (EIA 2013a).
Der Kohleverbrauch in den USA ist bis 2008 angestiegen, sinkt seitdem jedoch stärker als
die Kohleproduktion. Als Resultat steigen die Netto-Kohleexporte seit 2008 (siehe Abbildung 3).
Hauptimporteur von US-amerikanischer Steinkohle mit rund der Hälfte der gesamten
Exportmengen ist Europa (EIA 2012b: Tabelle 7.5). Lag der Importanteil von Steinkohle aus
den USA nach Deutschland im Jahr 2006 bei 5 %, so stieg er auf 25 % im Jahr 2012 an
(Destatis 2013). Der Braunkohleanteil am deutschen Strommix stieg 2011 im Vergleich zum
Vorjahr um 2,3 %, der Steinkohleanteil um 0,5 %. Kohle hat somit zusammen mit Wind- und
Wasserkraft (+2,5 %) den sinkenden Beitrag von Kernenergie (–5,3 %) ausgeglichen (BMWi
2013).
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Abbildung 3:
Entwicklung der Kohleproduktion, des Kohleverbrauchs und der Nettoexporte in den USA
in 1 000 metrischen
Tonnen
10 000
1 000
100
10
1
2000
2001
2002
2003
Produktion
2004
2005
2006
Verbrauch
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Netto Exporte
Quelle: Daten aus EIA 2012b.
Insgesamt ist eine Tendenz zu erkennen, nach der die Schiefergasförderung der USA im
Zusammenspiel mit anderen Markteffekten auf den Gasmärkten auch die Märkte für Erdöl
und Kohle beeinflusst. Während in den USA eine Verschiebung der relativen Preise zwischen Gas und Kohle bzw. Erdöl zu erkennen ist, sind die weltweiten Preiseffekte noch nicht
deutlich erkennbar. Man sieht allerdings schon eine Verschiebung der Handelsströme.
4.
Schiefergasproduktion in der EU-27
Die gesamte Gasproduktion in der EU-27 ist rückläufig. So sank die Primärerzeugung in der
EU-27 von 2006–2011 um 22 % (Eurostat 2013). Im gleichen Zeitraum stiegen die Einfuhren
um 6 % an (ibid.). Es wird erwartet, dass der Erdgasverbrauch um 0,6 % pro Jahr steigt, was
bedeutet, dass die Menge von 0,537 Bill. m3 in 2010 im Jahr 2035 auf 0,618 Bill. m3 ansteigen würde (IEA 2012b).
Bei einer Bewertung, ob und in welchem Maße die Gasgewinnung durch Fracking einen
Beitrag zur Energiesicherheit leisten kann, dürfen nicht die technisch verfügbaren Reserven
(für die EU 13 Bill. m3, vergleiche Kapitel 2), sondern die unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten profitabel förderbaren Gasmengen betrachtet werden. Eine vom Europäischen Parlament (EP) in Auftrag gegebene Studie kommt aufgrund der praktischen Erfahrungen in den
USA zu dem Schluss, „dass in den kommenden Jahrzehnten mit hoher Wahrscheinlichkeit
letztlich deutlich weniger als 10 % des vorhandenen Gesamtgasvolumens gefördert werden
können“ (Lechtenböhmer et al. 2011: 67). Die Autoren halten in einer Hochrechnung für die
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kommenden Jahrzehnte lediglich einen technisch machbaren Ausbau der nicht-konventionellen Gasförderung in der Größenordnung von 2–3 % des europäischen Gasbedarfs für
möglich. Vor allem die Verfügbarkeit an Bohranlagen wird als Restriktion genannt, da viele
regelmäßige Einzelbohrungen notwendig sind, um das Förderniveau konstant zu halten oder
gar zu steigern. Hinzu kommen vermutlich Umweltauflagen, die den Ausbau zusätzlich verteuern und verlangsamen.
Laut der Hochrechnung von Lechtenböhmer et al. (2011) wird daher der Importanteil
weiter steigen, da die Förderung unkonventioneller Gasreserven nicht ausreichen werde,
den Rückgang der Binnenförderung konventioneller Gasreserven auszugleichen. Es ist daher davon auszugehen, dass bei steigendem Gasbedarf durch das Erschließen der europäischen, nicht-konventionellen Gasreserven die Energiesicherheit in Europa nicht gesteigert
werden kann. Das Gutachten des EP geht sogar davon aus, dass ein negativer Einfluss auf
die Energiesicherheit zu erwarten ist. Es sei nicht auszuschließen, dass durch eine sinkende
Primärförderung in Russland und einen steigenden Bedarf in anderen Regionen die Erdgaseinfuhren den prognostizierten Bedarf nicht vollständig bedienen könnten. Es sei daher
eigentlich erforderlich, durch entsprechende Anreize den Gesamtgasbedarf zu senken. Eine
Erschließung der internen nicht-konventionellen Gasreserven könne zumindest kurzfristig die
erwarteten Engpässe in der Gasversorgung mildern (Lechtenböhmer et al. 2011). Dies bedeutet auch, dass aufgrund der geringen Fördermengen und dem steigenden Gasbedarf in
Europa auch nicht mit einem Preisverfall wie in den USA zu rechnen ist (Deutsche Bank
2011; Ernst & Young 2011; ZEW 2013).
5.
Umwelt- und klimapolitische Aspekte der Produktion von Schiefergas
Der Frackingboom hat in den USA besonders den Einsatz von Kohle als Energieträger zur
Stromerzeugung zurückgedrängt. Aufgrund des höheren Kohlestoffanteils in der chemischen
Zusammensetzung entstehen bei der Verbrennung von Kohle im Vergleich zu Gas mehr
Treibhausgasemissionen. Berücksichtigt man ausschließlich das Klimagas CO2, so sind in
den USA zum ersten Mal seit vielen Jahren die Emissionen gesunken. Teilweise geschah
dies in Folge der Wirtschaftskrise, doch auch die Substitution von Kohle durch Gas und
erneuerbare Energien spielte dabei eine wichtige Rolle (SRU 2013). Das Schiefergas könne
also einen Beitrag zum Klimaschutz leisten, wird gefolgert (EIA 2012a; Burnham et al. 2011).
Die Klimafreundlichkeit von Schiefergas im Vergleich zu Kohle wird in einigen Studien angezweifelt (Wigley 2011; Hultman et al. 2011; Howarth et al. 2011). Es wird insbesondere auf
die Methangasemissionen verwiesen, die bei der Förderung auftreten und die Klimabilanz
von Schiefergas schlechter darstellen als die von konventionellem Erdgas. Die Studien
kommen dabei zu teilweise recht unterschiedlichen Ergebnissen, die zumeist auf unterschiedlichen Annahmen zu den Methangasemissionen in der Produktion und dem Zeithorizont für den Vergleich des Treibhauspotenzials beruhen. Letzteres ist ausschlaggebend, weil
die Emissionen aus der Schiefergasproduktion zumeist aus Methan bestehen, während bei
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Kohle hauptsächlich CO2-Emissionen auftreten. Auf eine 20-Jahresperiode gerechnet, hat
Methan ein 72-mal höheres Treibhauspotenzial als CO2, auf der Basis einer 100-jährigen
Periode ist es nur noch 25-mal höher. Dennoch ist eine Betrachtung einer Periode von
20 Jahren nicht sinnvoll aufgrund der langen Halbwertzeiten beider Gase in der Atmosphäre.
Die kurze Frist bezieht sich eher auf die kurzfristig notwendigen politischen Maßnahmen zum
Klimaschutz als auf eine kurzfristige Reduzierung der THG-Emissionen in der Atmosphäre.
Andererseits werden typischerweise 2–3 % Methanemissionen als Anteil der gesamten
Gasausbeute angenommen, welches zu einer besseren Emissionsbilanz von Schiefergas im
Vergleich zu Kohle führt (Peduzzi, Harding 2013). In der Praxis werden aber eher Methanemissionen von 3,6–7,9 % beobachtet (Howarth et al. 2011). Methan in Kohleflözen weist
dabei besonders hohe Emissionen auf, da es aufgrund der niedrigen Tiefe der Vorkommen
zumeist vertikal durch mehr Bohrungen abgebaut wird und mehr Methan entweichen kann.
Unter diesen Annahmen ist die Treibhauswirkung von Schiefergas deutlich höher als die von
Kohle (IEA 2012a). Es scheint daher eine Frage der Sorgfalt in der Produktion und den
lokalen geologischen Bedingungen zu sein, ob unkonventionelles Gas eine bessere Klimabilanz aufweist als Kohle. Im Vergleich zu der Klimabilanz von erneuerbaren Energien
schneidet Schiefergas deutlich schlechter ab. Die Lebenszyklusemissionen von Schiefergas
liegen bei ca. 500 g CO2 pro KWh im Vergleich zu 30 g CO2 pro kWh von beispielsweise
Windenergie (McCubbin, Sovacool 2001; Peduzzi, Harding 2013).
Flächenverbrauch
Ein anderer Aspekt der Schiefergasförderung betrifft den Flächenverbrauch. Fruchtbares
Land ist eine der wichtigsten, wenn nicht gar die wichtigste knappe und nicht vermehrbare
Ressource. Bereits heute besteht ein starker Konkurrenzdruck auf die verfügbaren Flächen
durch eine Vielzahl von Nutzungen, hauptsächlich für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion. Der Bedarf an Nahrungs- und Futtermitteln wird in den nächsten Jahren durch eine
steigende Weltbevölkerung und veränderte, landintensivere Ernährungsgewohnheiten weiter
steigen. Darüber hinaus wird fruchtbares Land aber auch zunehmend zur Produktion von
Biomasse für die Energiegewinnung und für die stoffliche Nutzung gebraucht. Hinzu kommen
der Verlust von fruchtbarem Land durch Versiegelungen für Siedlungen, Industrie und Infrastruktur. Darüber hinaus stellen natürliche Flächen eine Reihe von ökosystemaren Dienstleistungen bereit. Zu nennen sind hier zum Beispiel die Speicherung von Kohlenstoff in Biomasse und Boden, die Erhaltung von Biodiversität und funktionalen Ökosystemen, Wasserspeicherung oder der Erosionsschutz.
Die Vielzahl dieser Bedürfnisse macht deutlich, dass eine effiziente Nutzung der knappen
Ressource Land hohe Priorität haben sollte. In Bezug auf den Klimaschutz stellt sich die
Frage, wie viel Energie auf der Fläche erzeugt werden kann. Ein wichtiger Indikator dafür ist
der Energieertrag pro Flächeneinheit. Nach diesem Kriterium kann Schiefergas mit anderen
erneuerbaren Energien verglichen werden.
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Die Ausbeute pro Bohrloch schwankt für die meisten Lagerstätten zwischen 35 bis
55 Mill. m3 (Lechtenböhmer et al. 2011). Über den CO2-Gehalt im abgebauten Gas gibt es
unterschiedliche Angaben. Howarth et al. (2011, S. 683) geben den CO2-Gehalt nicht direkt
an, sondern nehmen einen Methangehalt von 78,8 % an. Somit gehen sie implizit von einem
CO2-Anteil kleiner als 22,2 % aus. Goodmann und Maness (2008) halten einen höheren
Anteil von 30 % für möglich. Die benötigte Größe für einen Bohrplatz unterscheidet sich in
Abhängigkeit von der Anzahl der Bohrungen, der Bohranlage und möglichen Auflagen der
Aufsichtsbehörden. Ein Gutachten des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen geht davon aus,
dass Clusterbohrplätze mit bis zu 20 Bohrungen einen Platzbedarf von 7 000 bis 10 000 m²
und 1 000 bis 2 000 m² für Nebenanlagen aufweisen. Bohrplätze für einzelne Explorationsbohrungen mit kleinen oder mobilen Bohranlagen haben einen Platzbedarf von ca. 3 000 m²,
im Falle von stationären Anlagen von ca. 6 000 m² (NRW 2012: 19). Andere Studien gehen
von einem Flächenbedarf von 10 000–30 000 m² aus (Belvalkar, Oyewole 2010). Im Rahmen
der Bohr- und Frack-Arbeiten werden auf dem Bohrplatz und in der Bohrung bislang Flüssigkeiten eingesetzt, die als wassergefährdend eingestuft sind. Der Bohrplatz muss daher vollständig versiegelt werden, um zu gewährleisten, dass keine wassergefährdenden Flüssigkeiten mit dem Boden in Kontakt kommen können (NRW 2012: 19). Nimmt man einen Flächenbedarf pro Bohrloch von 1–2 ha an (Peduzzi, Harding 2013), dann erhält man eine Energieausbeute von 122–432 Mill. kWh/ha.
Für den Vergleich mit erneuerbaren Energien müssen allerdings weitere Annahmen getroffen werden. Die Ausbeutung eines Bohrloches ist ein einmaliger, kurzfristiger Vorgang,
wohingegen erneuerbare Energien über einen langen Zeitraum auf einer Fläche Energie liefern können. Bei dem Vergleich des Energieertrags je Hektar stellt auch der SRU (2013) fest,
dass dabei zu bedenken ist, wie lange und oft eine Fläche einen definierten Energieertrag
erbringen kann. Bei der Vergleichsperiode ist zudem zu bedenken, nach welchem Zeitraum
eine Fläche für eine andere Nutzung verfügbar ist. Da keine Informationen über den Zeitraum einer Regenerierung einer durch Fracking in Anspruch genommenen Fläche vorliegen,
zeigen wir exemplarisch Berechnungen und Vergleich für eine Vergleichsperiode von 20 und
100 Jahren. Teilt man die Energieausbeute eines Bohrloches also durch 20, erhält man eine
Ausbeute von 6–22 Mill. kWh/ha/Jahr. Bei einer Vergleichsperiode von 100 Jahren sind es
1,2–4,3 Mill. kWh/ha/Jahr. Die Werte für die 20-jährige Vergleichsperiode sind mit Wind- und
Solarenergie vergleichbar, welche bei 10–26 Mill. kWh/ha/Jahr für Wind bzw. 14–22 Mill.
kWh/ha/Jahr liegen (NREL 2012). Die Energieherstellung je Flächeneinheit ist für die Biogasproduktion, die in Deutschland hauptsächlich auf nachwachsenden Rohstoffen besteht, bedeutend geringer. Nach Berechnungen von Delzeit et al. (2011) können je nach Substrateinsatz zwischen ca. 34 000–85 000 kWh/ha/Jahr produziert werden.
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Wasserverbrauch bei Fracking und Folgen für die Wasserqualität
Einer der Hauptkritikpunkte der Frackinggegner ist der hohe Wasserverbrauch bei der Förderung von Schiefergas. In Deutschland wurden beim Einsatz von Frackfluiden bei drei Fracks
rund 12 000 m³ Wasser eingesetzt (NRW 2012). Dieser Verbrauch ist im Vergleich zu den
gesamten in Deutschland verfügbaren Wasserressourcen sehr gering. Da es aber lokal zu
einem großen Wasserbedarf kommen kann, sollten an jedem Standort die Folgen der Wasserentnahme geprüft werden (SRU 2013). Hohe lokale Wasserentnahmen können erhebliche Auswirkungen auf die Trinkwasserversorgung in ländlichen Räumen und die Landwirtschaft haben. Hinzu kommen mögliche Auswirkungen auf Vegetation und Biodiversität, insbesondere in Regionen, in denen Wasser bereits ein knappes Gut darstellt. Durch die hohe
Wasserentnahme wird in einigen Regionen zudem ein erhöhter Gehalt von gelösten Salzen
und anderen Mineralien im Wasser festgestellt (IEA 2012a).
Direkt mit dem hohen Wasserverbrauch verbunden ist die Diskussion über den Einsatz
von Chemikalien in der verpressten Frackingflüssigkeit. Die Studie des NRW (2012) weist
darauf hin, dass auch die seit dem Jahr 2000 zum Einsatz kommenden verpressten Frackfluide besorgniserregende Eigenschaften aufweisen (NRW 2012: 24). Die Kontaminierung
des Grundwassers durch die Chemikalien der Frackingflüssigkeit ist möglich, wenn die Auffangbecken oder Rohrsysteme Lecks aufweisen. Dies ist in der Vergangenheit in den USA
bereits vorgekommen (Myers 2011). Weitere Leckagen können sich beim Transport, Umfüllen und Einlagern der Frackingflüssigkeit ergeben. Diese Probleme sind nicht allein
Probleme des Fracking, sondern können bei jeglichen kontaminierten Flüssigkeiten auftreten. Durch die zugesetzten Chemikalien und ein mögliches starkes Ansteigen der Bohrungen könnten diese Vorkommnisse von Grundwasserverschmutzung aber deutlich zunehmen.
Wird die Frackingflüssigkeit zudem in offenen Behältern und Teichen vorgehalten, so kann
es durch die Verdunstung der Chemikalien zu Luftverschmutzungen kommen (Madsen et al.
2011).
Zusätzlich wird beim Frackingverfahren zum Teil auch Wasser „produziert“. Beim Erschließen von Erdgas, insbesondere aus Kohleflözen, muss zumeist erst Wasser abgepumpt
werden (Peduzzi, Harding 2013). Das produzierte Wasser muss entsprechend behandelt
werden, bevor es in die Vorfluter abgegeben werden kann, da es für die Natur und Landwirtschaft schädliche Konzentrationen an Sodium, Kalzium und Magnesium enthalten kann
(Peduzzi, Harding 2013). Bezüglich Risiken im Bereich des Wassers weist auch der SRU
(2013) darauf hin, dass es wesentliche offene Fragen im Bereich des Trinkwasserschutzes,
der Entsorgung der unterschiedlichen Abwasser sowie langfristiger hydrologischer Folgen
gibt, die noch nicht befriedigend erforscht sind.
Andere lokale Umwelteffekte
Methangaslecks können nicht nur zu einer deutlich negativeren CO2-Bilanz von Schiefergas
führen, sondern auch eine Gefahr für die lokale Bevölkerung darstellen, wenn das Methan in
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das Grundwasser gelangt. In den USA wurden teilweise große Konzentrationen von Methangas im Trinkwasser in der Nähe von Fracking-Gebieten nachgewiesen (siehe z.B. Osborn et
al. 2012).
Ein weiteres mögliches Risiko ist das Auslösen von Erdbeben durch das Aufbrechen der
Gesteinsschichten. Bezüglich des Zusammenhangs von seismischen Ereignissen und
Fracking besteht anscheinend noch Forschungsbedarf. Laut SRU (2013) bedarf es einer Klärung von Unfallrisiken, insbesondere auch von kleinen Erdbeben, die durch Bohrvorgänge
oder das Verpressen des Flowbacks ausgelöst werden könnten. Hinzu kommen weitere
Unfallrisiken durch Transport-, Umfüll-, Reinigungs- und Lagervorgänge, welche zu einer
Kontaminierung der lokalen Umwelt führen können (Peduzzi, Harding 2013).
6.
Fracking und zukünftige klimapolitische Optionen
Die Förderung von Schiefergas und in Zukunft wahrscheinlich auch vermehrt von Schieferöl
wird zu Veränderungen auf den Märkten für alle fossilen Energieträger führen. Die Substitution von Kohle durch zunächst Erdgas und vermehrt auch Schieferöl ist dabei nur ein Phänomen. Die erneuerbaren Energieträger werden ebenfalls in ihrer Wettbewerbsfähigkeit
beeinträchtigt. Und schließlich werden diese Effekte zusammen die zukünftige Klimapolitik
verändern, d.h. letztendlich schwieriger machen.
Die Verbreitung der Frackingtechnologie verursachte zunächst in den USA eine Ausweitung des heimischen Angebots und führte zu fallenden Preisen für fossile Energieträger.
Dies wird sich in der Tendenz auch weltweit durchsetzen, insbesondere wenn die neu
gefundenen Lagerstätten in Asien und Südamerika ausgebeutet werden.
Fallende Preise für Energie gehen mit einer steigenden Nachfrage nach Energie einher,
was tendenziell zu höheren Emissionen von CO2 führt. Dieser Effekt wird dadurch abgemildert, dass Erdgas einen sehr viel geringeren Emissionskoeffizienten als Erdöl oder Kohle
enthält. Selbst wenn andere Treibhausgase wie Methanemissionen berücksichtigt werden,
könnten die Klimagasemissionen fallen. Die CO2-Emissionen (nicht die gesamten THGEmissionen) der USA sind auch aufgrund des Fracking gesunken. Allerdings sind damit nicht
die weltweiten Emissionen verringert worden. Vielmehr ist die Kohleförderung in den USA
nur leicht gesunken, wobei der inländische Überschuss exportiert wurde und damit im
Ausland die CO2-Emissionen erhöht hat.
Wenn die unkonventionellen Erdgas- und Erdölvorkommen weltweit zunehmend ausgebeutet werden, wird sich die erwartete Verknappung der Vorräte, wie von Vertretern der
Peak-Oil-These seit langem vorgetragen wird, erst mit einigen Jahrzehnten Verzögerung einstellen. Dies bedeutet aber, dass sich die Preise für fossile Energieträger anders entwickeln
werden als bisher erwartet. Bislang war man von einem kontinuierlichen Anstieg der Preise
fossiler Energieträger ausgegangen, durch den sich zumindest teilweise eine klimaschützende Wirkung einstellen würde. Dieser Effekt wird wahrscheinlich in der beschriebenen Form kurzfristig nicht auftreten. Der langfristige Effekt ist unklar.
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Klimaschutz erfordert hohe Preise für fossile Energieträger, um einerseits Unternehmen
und Haushalte zu einem sorgsamen Umgang mit Energie zu veranlassen. Andererseits
schaffen hohe Energiepreise auch Anreize für Innovationen bei den erneuerbaren Energien
und bei der Energieeinsparung. Diese Effekte werden durch den Frackingboom von den
Energiemärkten selbst wahrscheinlich in absehbarer Zeit nicht mehr in Gang gesetzt werden.
Die Klimapolitik muss also hier nachsteuern. Konkret bedeutet dies, dass z.B. im europäischen Emissionshandelssystem die Preise für Emissionsrechte in dem Maße stärker ansteigen müssen, in dem sich der Anstieg der Marktpreise für fossile Energieträger verringert.
Dieses würde bei Beibehaltung der Emissionsziele der EU automatisch erfolgen, hätte aber
bedeutsame gesamtwirtschaftliche Nebeneffekte.
Spürbare und steigende CO2-Preise – sei es durch Steuern oder durch ein Emissionshandelssystem – werden weltweit kaum eingesetzt und sind nicht harmonisiert, wie es eine
effiziente Klimapolitik eigentlich erfordern würde. Dies bedeutet, dass die europäische
Klimapolitik bei höheren Preisen im Emissionshandelssystem die Schere zwischen den
Energiepreisen in der EU gegenüber dem Ausland weiter vergrößern wird. Dies hat schon
jetzt dazu geführt, dass die Debatte um Verluste an Wettbewerbsfähigkeit der europäischen
energieintensiven Industrie wieder verstärkt geführt wird. Die Diskussion um niedrige Energiepreise hat die Diskussion um den Klimaschutz in den Hintergrund rücken lassen.
Unabhängig davon, ob durch große Unterschiede in den Energiepreisen Unternehmen
und Kapital tatsächlich in Länder mit niedrigen Energiepreisen abwandern, ist es wahrscheinlich, dass der sogenannte „Carbon-Leakage“ auftritt. „Carbon-Leakage“ bezeichnet
den Effekt, dass durch unterschiedlich hohe Energiepreise die Produktion von energie-intensiv hergestellten Gütern in Ländern mit niedrigen Energiepreisen wächst. Umgekehrt
schrumpft sie in Ländern mit hohen Energiepreisen. Dieses Phänomen ist schon heute zu
beobachten. China exportiert sehr energie-intensive Güter, während zum Beispiel Deutschland sie hauptsächlich importiert. So werden in China nahezu 30 % der CO2-Emissionen
durch die Produktion von Exportgütern verursacht. Dieser Effekt würde sich durch den
Frackingboom weiter verstärken.
Diese Effekte werden die Klimaverhandlungen weiter erschweren, denn die gesamtwirtschaftlichen Kosten von unilateralen Klimaschutzpolitiken, wie sie die EU als Vorbild in die
Klimaverhandlungen einbringt, werden steigen und gleichzeitig wird der Anreiz für viele Länder zunehmen, einem Klimaschutzabkommen nicht beizutreten und vom „Carbon Leakage“
zu profitieren. Das schon jetzt zu beobachtende Trittbrettfahrerproblem beim Klimaschutz
wird sich also weiter verstärken. Wie bei einer weiteren Verbreitung des Fracking auf all den
Flächen mit großen Schiefergasvorkommen ein internationales Klimaregime ausgehandelt
werden kann, stellt eine der großen Herausforderungen der nächsten Jahre dar.
Dabei kommt noch ein weiterer Effekt zum Tragen. Die neuen Funde an unkonventionellen fossilen Reserven, gepaart mit der Technologie, diese auch profitabel fördern zu können,
führen dazu, dass nicht alle fossilen Brennstoffe, die der Menschheit zur Verfügung stehen,
auch gefördert und genutzt werden können, wenn die Klimaschutzziele der UN-Klimarahmenkonvention erreicht werden sollen. Es wird also bald eine Diskussion darüber beginnen
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müssen, welche fossilen Energieträger noch gefördert werden sollen und auf welche die
Weltgemeinschaft verzichten will und soll. In dieser Diskussion sollten Kriterien entwickelt
werden, welche fossilen Energieträger in der Erde verbleiben sollten und welche genutzt
werden. Die Treibhausgasemissionen bei der Nutzung der fossilen Energieträger sollten dabei genauso eine Rolle spielen wie die Umwelteffekte ihrer Förderung. Ob dazu die Schiefergas- oder Schieferölvorkommen zählen werden, ist eine offene Frage. Eine genaue Analyse der gesamten Umwelteffekte unterschiedlicher fossiler Energieträger wäre dafür vonnöten.
7.
Schlussfolgerungen
In Europa sind Potenziale zur Schiefergasförderung vorhanden, diese wurden aber zuletzt
nach unten korrigiert und werden nicht ausreichen, den Produktionsrückgang an konventionellem Gas auszugleichen. Eine Verbesserung der Unabhängigkeit der europäischen Energieversorgung und direkt sinkende Energiepreise sind aufgrund eines Ausbaus der Schiefergasförderung in Europa daher beim jetzigen Wissensstand nicht zu erwarten.
Einen Beitrag zum Klimaschutz durch die Substitution von Kohle wird nur erreicht, wenn
strikte und damit kostenintensive Standards bei der Förderung eingehalten werden und wenn
der Rückgang des Kohleverbrauchs und der Kohlepreise in anderen Ländern nicht zu einem
vermehrten Einsatz von Kohle führen. „Carbon Leakage“ müsste verhindert werden, was
gleichbedeutend ist mit einem internationalen Abkommen über die Begrenzung der Kohleförderung oder einem globalen Emissionshandelssystem, das alle THG-Emissionen einschließt.
Die lokalen Umweltrisiken des Frackings könnten durch entsprechende Regulierungen in
Grenzen gehalten werden, wobei langfristige hydrologische Folgen bislang nicht ausreichend
erforscht sind. Der unvermeidliche Flächenverbrauch ist mit dem von Solar- und Windenergieanlagen vergleichbar. Stellt man daher den vergleichsweise geringen Vorteilen von Schiefergas die zusätzlichen lokalen Umweltrisiken gegenüber, ist ein Abbau von Schiefergas in
Deutschland und Europa fragwürdig.
Die Frackingtechnologie bringt für den internationalen Klimaschutz neue Herausforderungen. „Carbon Leakage“ wird verstärkt und damit vermehren sich die Anreize für viele Länder,
sich keinem Klimaschutzabkommen anzuschließen. Eine international koordinierte Klimapolitik wird also zunehmend schwieriger, da sich die Vorteile eines nicht-kooperativen Verhaltens verstärken.
Bisher wollten nur wenige darüber sprechen, aber mit der kommerziellen Nutzung der
unkonventionellen Erdgas- und Erdölvorkommen wird verstärkt die Debatte darum geführt
werden müssen, welche fossilen Vorkommen in den nächsten Jahrzehnten gefördert werden
und welche unter der Erde bleiben sollen.
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